基于單線圈與特征頻率的非接觸式急性腦缺血檢測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于生物醫(yī)學醫(yī)療器械技術領域，尤其涉及一種基于單線圈與特征頻率的非接觸式磁感應急性腦缺血的檢測裝置。
【背景技術】
[0002]腦缺血，是指由于突發(fā)性的血管阻塞或栓塞造成的大腦血液供應不足導致組織缺血缺氧的一種腦病理狀態(tài)，其發(fā)病迅速，病情嚴重，致殘率和死亡率非常高。腦缺血作為腦卒中的最重要的一個類型，約占腦卒中的50%-80%。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計，全世界每6個人中就有I人可能罹患卒中，每6秒鐘就有I人死于卒中，每6秒鐘就有I人因卒中而永久致殘。在我國，卒中已成為居民第一死亡原因，是人民群眾生命健康的第一殺手。更為嚴重的是，我國有糖尿病人近I億，高血壓患者2.2億，血脂異常者2億，超重和肥胖者2.4億，吸煙者3.5億，卒中高危人群數(shù)量驚人。因此實時地檢測和監(jiān)護急性腦缺血的嚴重程度以及及時評價急性腦缺血的發(fā)展過程，是重癥監(jiān)護及搶救治療成敗的關鍵。
[0003]目前比較成熟的腦缺血檢查手段有CT、PET或MRI等影像學方法，這些方法存在著一些問題。一方面，此類方法所用的醫(yī)療儀器體積龐大，價格昂貴，限制了落后地區(qū)的使用；另一方面，這些方法具有一定的檢查滯后性，無法反應早期的急性腦缺血，因此病人常常錯過治療的最佳時間而導致嚴重的腦損傷甚至死亡。為了提高急性腦缺血疾病的救治水平，亟需發(fā)展一種簡單方便的急性腦缺血早期檢測與監(jiān)護的方法與設備。
[0004]本發(fā)明在大量實驗研究基礎上發(fā)現(xiàn)，基于環(huán)形單線圈與特征頻率的非接觸式急性腦缺血檢測裝置的靈敏度較高，穩(wěn)定性和一致性較好，且具有高度的實驗可重復性。此裝置能夠有效地區(qū)分出不同缺血水平和嚴重程度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術的急性腦缺血檢測的復雜昂貴等問題不足，提出了一種簡單有效，提高了檢測系統(tǒng)的靈敏度、穩(wěn)定性的基于單線圈與特征頻率的非接觸式急性腦缺血檢測裝置。本發(fā)明的技術方案如下:
[0006]—種基于單線圈與特征頻率的非接觸式急性腦缺血檢測裝置，其包括矢量信號源、信號分離模塊、檢測模塊、信號采集模塊、信號處理模塊、顯示模塊；其中
[0007]矢量信號源:用于產(chǎn)生以掃描模式運行且頻率按線性變化的正弦波激勵信號，矢量信號源與信號分離模塊的功率分配器相連接；
[0008]信號分離模塊，主要包括功率分配器和定向耦合器，用于激勵信號和檢測信號的分離提取，其中，功率分配器用于將矢量信號源輸出的信號分離成兩路，一路作為激勵信號發(fā)送給定向耦合器，一路作為參考信號發(fā)送給信號采集模塊，所述定向耦合器與檢測模塊連接，接收檢測模塊的檢測反射信號，并將激勵信號和檢測反射信號分離出來，提取出檢測反射信號發(fā)送給信號采集模塊；
[0009]檢測模塊，主要包括一個環(huán)形單線圈，用于測量被測對象頭顱的反射信號，被測頭顱放置在環(huán)形單線圈軸向中心位置；
[0010]信號采集模塊，采集由檢測模塊輸出的檢測反射信號和矢量信號源輸出的參考信號，并轉(zhuǎn)發(fā)給信號處理模塊進行處理；
[0011]信號處理模塊，用于處理由所述信號采集模塊接收的檢測信號和參考信號，包括對特征頻帶和特征頻率的確定、相位提取和相位差計算，由信號采集模塊采集的檢測信號和參考信號的相位信息，計算得到由急性腦缺血引起的相位差，并轉(zhuǎn)發(fā)給顯示模塊進行顯示;
[0012]顯示模塊，將上述相位差計算模塊得到的一定頻率范圍內(nèi)的相位差信息圖繪制出來，并實時地顯示在屏幕上。
[0013]進一步的，所述矢量信號源輸出功率一定、頻率范圍為0-500MHZ、以掃描模式運行、頻率連續(xù)線性變化的正弦波激勵信號。
[0014]進一步的，所述檢測模塊的環(huán)形單線圈采用直徑為Imm的銅線繞制而成，線圈匝數(shù)約為20匝，線圈直徑15-20cm略大于被測頭顱直徑，環(huán)形單線圈包裹在被測頭顱的周圍，用于整體顱內(nèi)缺血的測量。
[0015]進一步的，環(huán)形單線圈測量的檢測反射信號Sll的幅度和相位信息，其中幅度信息用來確定特征頻帶和特征頻率，相位信息用于檢測顱內(nèi)缺血隨時間的變化，根據(jù)反射信號Sll的幅值特性來確定信號的最大功率幅值點，定義該最大功率幅值點對應的頻率為特征頻率，，以特征頻率為中心頻率，前后50MHz帶寬為頻率范圍設定為特征頻帶，即特征頻帶為以特征頻率為中心頻率的、頻帶范圍為10MHz的頻帶。
[0016]進一步的，所述顯示模塊用于顯示功率、頻率、幅度和相位的設置信息，以及整個檢測頻帶和特征頻率上的相位差隨缺血時間變化的實時動態(tài)變化示意圖。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果如下:
[0018]本發(fā)明提供的基于環(huán)形單線圈與特征頻率的非接觸式急性腦缺血檢測的裝置，主要是依據(jù)單線圈與大腦等效RLC回路一起形成一個諧振回路，當諧振回路有電流通過環(huán)形線圈時，通過電磁感應的原理來檢測出由于腦缺血造成的感應磁場變化的原理，根據(jù)磁感應相位移參數(shù)來間接地反應出腦缺血造成的變化。根據(jù)線圈磁場強弱分布不同，不同頻率信號的能量響應不同，不同生物組織的電特性各異等機理可知，在所選用頻率范圍內(nèi)，應該存在一個信號幅度變化最大的頻率，即對腦缺血反應對敏感的頻率，定義這個頻率為特征頻率，利用特征頻率進行檢測能夠取得良好的實驗效果。一方面，檢測模塊即環(huán)形單線圈的特征頻率可能是該線圈的諧振頻率，由于回路發(fā)生了諧振，電流增大，特征頻率下的磁場大大增強，由于急性腦缺血導致的生物組織電特性改變引起的二次磁場也增強，因此測量到的相位移變化大大增加。另外一方面，磁場的增強能夠很大程度上提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性。故我們先通過掃頻的方式確定功率幅值點即特征頻率，然后設定系統(tǒng)的工作頻率范圍在特征頻帶內(nèi)，這樣就能夠大大提高了檢測系統(tǒng)的靈敏度、穩(wěn)定性，為后續(xù)的分析處理提供基礎。本發(fā)明的裝置由于采用了環(huán)形單線圈，較好地解決了現(xiàn)有的磁感應檢測裝置中靈敏度低、穩(wěn)定性差的問題。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明提供實施例基于環(huán)形單線圈與特征頻率的非接觸式急性腦缺血檢測的裝置結構示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明實施例提供的檢測家兔急性腦缺血實驗獲得的其中一只家兔的信號幅值圖；
[0021]圖3是本發(fā)明實施例提供的檢測家兔急性腦缺血實驗獲得的其中一只家兔的相位差與頻率、急性腦缺血時間的關系曲線示意圖，與圖3對應；
[0022]圖4是上述圖3在特征頻帶上的相位移譜示意圖；
[0023]圖5是本發(fā)明實施例提供的檢測家兔急性腦缺血實驗不同缺血水平下特征頻率的平均MIPS隨時間的變化示意圖。
【具體實施方式】
[0024]參見圖1，下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明的應用原理作進一步描述。
[0025]如圖1所示，本發(fā)明實施例的基于特征頻帶的非接觸磁感應急性腦缺血檢測的裝置包括以下:
[0026]一種基于環(huán)形單線圈以及特征頻率的非接觸磁感應急性腦缺血檢測裝置，包括:矢量信號源、信號分離模塊、檢測裝置、信號采集模塊、信號處理模塊、顯示模塊。具體的裝置結構及細節(jié)可以參考以下型號:矢量信號源采用型號為TSG4102A的泰克矢量信號源作為信號發(fā)射裝置，該信號源具有發(fā)射信號頻率范圍寬，頻率分辨率和精度高，以及相位噪聲低等優(yōu)點，能夠完全滿足本實驗裝置的需求；信號分離模塊主要包括功率分配器和定向耦合器，其中功率分配器的型號為Agilent 11636C，該裝置具有高精度功率分配、信號路由和矩陣測試提供良好的匹配和優(yōu)良的跟蹤特性，能夠?qū)⑹噶啃盘栐窗l(fā)出的信號準確地分為兩路幅相相同的信號，定向親合器的型號為Agilent 86205A，該裝置具有定向橋的方向性和寬帶頻率范圍，及定向耦合器的低插入損耗和平坦耦合系數(shù)，能夠?qū)⒉煌较虻男盘栠M行完全區(qū)分而不發(fā)生串擾，可用于該裝置中的多通道信號耦合。檢測裝置主要包括自主設計開發(fā)的環(huán)形單線圈，該傳感器線圈具有信號靈敏度高，抗干擾能力強，不存在雙線圈中信號發(fā)生串擾的情況。信號采集模塊主要采用型號為Agilent 34970A的數(shù)據(jù)采集器，該模塊具有高性能、低價位的優(yōu)點，十分適于數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)采集和一般的開關與控制應用，而且可擴展性非常強，完全適用于本發(fā)明裝置的使用。信號處理模塊主要是自主編寫開發(fā)的基于LabVIEW的相位差測量程序，輸入的信號經(jīng)過數(shù)據(jù)采集器后變?yōu)閮陕凡ㄐ袛?shù)據(jù)序列，送入LabVIEff中自帶的FFT模塊進行FFT變換，經(jīng)過一系列變換得到信號的相位，將兩路信號的相位進行差值運算就得到兩路信號的相位差。顯示模塊主要是將信號處理模塊中得到兩路信號波形和相位差實時顯示出來。